一款實用高性能開關(guān)電源的設(shè)計與實現(xiàn)
4.3不同輸入交流電壓時的開關(guān)管電壓波形
圖6(a)、(b)是負(fù)載為12V/1.1A、24V/3.2A時,不同ui下實測的開關(guān)管VT1漏極電壓ud的波形??梢姰?dāng)ui在低壓段90~150V時,ud為252V,并保持不變;當(dāng)ui在高壓段210~260V時,ud一直保持382V不變。由此說明,電源系統(tǒng)實現(xiàn)了輸出電壓跟隨輸入交流電壓變化的目標(biāo)。
4.4輸出紋波電壓波形
圖7(a)和圖7(b)分別是負(fù)載為12V/4.5A、24V/5A時的輸出紋波電壓波形。圖7(a)中12V時輸出紋波電壓ur≈25mV,峰-峰值up-p≈104mV;圖7(b)中24V時輸出紋波電壓ur≈32mV,峰-峰值up-p≈185mV。
在實測以上各關(guān)鍵點波形的同時,用WT3000型高精度功率分析儀觀察功率因數(shù)cos!的校正效果:
當(dāng)電源系統(tǒng)不工作時,cos!只有0.625左右,但當(dāng)系統(tǒng)運作后,cos!逐漸升高并穩(wěn)定在0.952以上,最高時達到0.989??梢?,設(shè)計的電源系統(tǒng)實現(xiàn)了功率因數(shù)提升的功能。
4.5實驗數(shù)據(jù)
不同負(fù)載和輸入交流電壓下測試的實驗數(shù)據(jù)見表1。表中Ui、Ii;UO、IO;Pi、PO分別表示整個電源系統(tǒng)的交流輸入電壓、輸入電流;輸出電壓、輸出電流;輸入功率、輸出功率。
以上樣機測試結(jié)果驗證了設(shè)計方案的合理性,說明本文所做工作是有成效的。
5 結(jié)論
由于采用APFC技術(shù)和同步整流技術(shù)并采取了電壓電流雙閉環(huán)反饋控制方案以及一系列抑制電磁污染措施,本文所設(shè)計的反激式開關(guān)電源與普通開關(guān)電源相比,具有更低的功耗和電磁污染,而且對樣機實測的功率因數(shù)cos!高于0.95。在輸出端電壓分別為12V和24V時對應(yīng)系統(tǒng)輸出紋波電壓實測約為104mV和185mV,THD值達到3.75%以下,符合EMI國家標(biāo)準(zhǔn),整個電源系統(tǒng)的效率范圍為85.8%≤η≤87.9%。
因此,本文設(shè)計的開關(guān)電源符合“綠色電源”的研發(fā)方向,可以應(yīng)用于各種中小功率電子設(shè)備,尤其是無線通信基站和移動式電子裝置中的高精度穩(wěn)壓電源等,具有較高的實際應(yīng)用價值。
參考文獻
[1] 張占松, 蔡宜三。開關(guān)電源的原理與設(shè)計[M].北京: 電子工業(yè)出版社,2002.
[2] 周志敏, 周紀(jì)海, 紀(jì)愛華。 開關(guān)電源功率因數(shù)校正電路設(shè)計與應(yīng)用[M]. 北京:人民郵電出版社, 2004.
[3] 張恩利, 侯振義。 有源功率因數(shù)校正技術(shù)[J]. UPS 應(yīng)用, 2005, 3( 7) :29- 34.
[4] Bing, Zhonghui; Chen, Min; Miller, Stephanie K.T.Recent Developments in Single - Phase Power Factor Correction [M]. Power Conversion Conference - Nagoya, 2007 :1520 - 1526.
[5] Zhao Q, XuM, Lee F C, et al. Single - switch Parallel Power Factor Correction AC- DC Converters with Inherent Load Current Feedback [J].IEEE Trans on Power Electronics, 2004, 19(4): 928- 936.
[6] Sergio B M, Jean C C, Scott R, et al. Design of a Boost Power Factor Correction Converter Using Optimization Techniques [J]. IEEE Trans on Power Electronics, 2004, 19(6): 1388- 1396.
[7] 阮新波嚴(yán)仰光。 直流開關(guān)電源的軟開關(guān)技術(shù)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2000.
[8] Ming Xu, Jinghai Zhou, Yang Qiu. Resonant Synchronous Rectification for High Frequency DC/DC Converter [J]. IEEE Proceeding of Applied Power Electronics Conference 2004, 2: 865—871.
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